非能动余热排出系统换热特性研究及相关湍流模型评价

作者：张盼; 赵传奇; 潘昕怿; 胡文超; 钱晓明^*

来源：核科学与工程, 2021, 41(04): 720-726.

• PRHR HX
• SST模型
• RNG k-ε模型
• 热分层
• 数值模拟

在全厂断电事故下,非能动核电厂的非能动余热排出热交换器(PRHRHX)将大多数的堆芯衰变热带出至内置换料水箱(IRWST),但PRHRHX属于大型非稳态热交换器,其传热机理十分复杂。为了弄清PRHR HX的换热特性,文章针对非能动堆芯冷却系统整体性能试验装置(ACME)上的PRHR系统,利用CFD方法开展数值计算,并与试验结果进行对比分析。结果发现:IRWST内沿垂直高度方向上存在明显的热分层现象,且温度沿径向方向趋于均匀分布。但SST湍流模型的计算结果要优于RNG k-ε模型,并与试验结果吻合良好;在IRWST底部区域,温度始终处于初始状态,在传热管下部水平段区域,温度上升较为明显,但高于该区域,温度上升又变得平缓,在传热管上部水平段区域,温度上升十分明显;在整个换热进程中,C型传热管的上部水平段带出了绝大部分的热量,而竖直段和下部水平段只带出了余下的少部分热量。